用于生产汽车空调管的nbr胶芯及其制备方法
阅读说明：本技术 用于生产汽车空调管的nbr胶芯及其制备方法 (NBR rubber core for producing automobile air conditioner pipe and preparation method thereof ) 是由 王海洋 黄英 汤宝光 聂军 刘松涛 林龙龙 于 2019-10-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了用于生产汽车空调管的NBR胶芯及其制作方法,该方法包括以下步骤：(1)备料：称取制备NBR胶芯的原料备用,所述原料包括NBR橡胶、N660炭黑、滑石粉、防老剂、硫化剂和硫化促进剂；(2)一次密炼：将除硫化剂和硫化促进剂外的原料全部加入到密炼机中进行一次密炼,所述一次密炼的密炼时间为4-8min,排胶温度为150℃-165℃,得一次密炼产物；(3)二次密炼：将一次密炼产物、硫化剂和硫化促进剂加入到密炼机中进行二次密炼得NBR混炼胶；(4)挤出：将NBR混炼胶通过挤出机挤出并包覆在钢丝芯上,缠盘制成半成品胶芯；(5)硫化：对半成品胶芯进行硫化得NBR胶芯。该NBR胶芯生产成本低,耐热性好,可延迟胶芯使用寿命,且容易脱芯。(The invention discloses an NBR rubber core for producing an automobile air conditioning pipe and a manufacturing method thereof, wherein the method comprises the following steps: (1) preparing materials: weighing raw materials for preparing the NBR rubber core for later use, wherein the raw materials comprise NBR rubber, N660 carbon black, talcum powder, an anti-aging agent, a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator; (2) primary banburying: adding all the raw materials except the vulcanizing agent and the vulcanization accelerator into an internal mixer for primary internal mixing, wherein the internal mixing time of the primary internal mixing is 4-8min, and the rubber discharge temperature is 150-165 ℃, so as to obtain a primary internal mixing product; (3) secondary banburying: adding the primary banburying product, a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator into a banbury mixer for secondary banburying to obtain NBR rubber compound; (4) extruding: extruding the NBR rubber compound through an extruder, coating the NBR rubber compound on a steel wire core, and coiling to prepare a semi-finished rubber core; (5) and (3) vulcanization: and vulcanizing the semi-finished rubber core to obtain the NBR rubber core. The NBR rubber core has low production cost and good heat resistance, can delay the service life of the rubber core, and is easy to depoling.)
技术领域
本发明属于汽车零部件制造技术领域，尤其涉及用于生产汽车空调管的NBR胶芯及其制备方法。
背景技术
汽车空调管是汽车管路中的重要零部件，其主要作用是在汽车空调系统中传输制冷剂，其结构主要有四层结构和五层结构；四层结构最内层为尼龙屏蔽层，五层结构最内层为橡胶，因汽车空调软管需要较高的耐热性，所以五层结构的内层橡胶一般为三元乙丙橡胶(EPDM)。汽车空调软管的内径较大，生产时需要采用有芯成型的方式挤出，挤出过程中需要通过胶芯控制空调管的内径尺寸。
目前，生产汽车空调管使用的胶芯多为尼龙和TPX(聚4-甲基1-戊烯)材质制成，这两种材料的胶芯耐热性好、尺寸稳定、容易脱芯，能够重复使用，但缺点是价格昂贵，成本较高，特别是内径尺寸较大的空调软管(如内径16mm、19mm、26mm)所需的胶芯制造成本更为昂贵；若采用常规的橡胶胶芯，虽胶芯生产成本降低，但由于其材料为与汽车空调管的橡胶材质相同，容易与空调软管内胶粘连，难以脱芯，易导致整批空调管报废，影响空调管成品率。
发明内容
本发明针对上述的技术问题，提出用于生产汽车空调管的NBR胶芯及其制备方法，该NBR胶芯生产成本低，耐热性好，尺寸稳定性好，且容易脱芯，可适用于汽车空调管制造生产。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种用于生产汽车空调管的NBR胶芯的制作方法，包括以下步骤：
(1)备料：称取制备NBR胶芯的原料备用，所述原料包括NBR橡胶(丁腈橡胶)、N660炭黑、滑石粉、防老剂、硫化剂和硫化促进剂；
(2)一次密炼：将步骤(1)准备的除硫化剂和硫化促进剂外的原料全部加入到密炼机中进行一次密炼，所述一次密炼的密炼时间为4-8min，排胶温度为150℃-165℃，得一次密炼产物；
(3)二次密炼：将步骤(2)所得的一次密炼产物、硫化剂和硫化促进剂加入到密炼机中进行二次密炼，所述二次密炼的密炼时间为4-8min，排胶温度为90℃-110℃，得NBR混炼胶；
(4)挤出：将步骤(3)所得NBR混炼胶通过挤出机挤出并包覆在钢丝芯上，缠盘制成半成品胶芯；
(5)硫化：对步骤(4)所得半成品胶芯进行硫化，完成硫化即得用于生产汽车空调管的NBR胶芯。
作为优选，步骤(1)制备NBR胶芯的原料组分及其重量份数包括：NBR橡胶100份、N660炭黑60-100份、滑石粉30-60份、防老剂1-5份、硫化剂0.5-3份，硫化促进剂1-5份。
作为优选，所述防老剂为防老剂RD，所述硫化剂为不溶性硫磺，所述硫化促进剂为促进剂DM。
作为优选，所述步骤(1)制备NBR胶芯的原料不含增塑剂。
作为优选，所述步骤(2)的一次密炼的密炼机转速为20-30rpm，步骤(3)的二次密炼的密炼机转速为20-30rpm。
作为优选，所述步骤(4)所用的挤出机的机头温度为80℃-100℃，螺杆温度为75℃-95℃，喂料口温度为65℃-75℃。
作为优选，步骤(5)中的硫化温度为150℃-165℃，所述硫化时间为60min-80min。
本发明还公开了采用上述制备方法制得的用于生产汽车空调管的NBR胶芯。
作为优选，所述NBR胶芯的橡胶的拉伸强度≥12MPa，伸长率≥200％，硬度85-95邵A；所述NBR胶芯的椭圆度≤0.10。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：提出了用于生产汽车空调管的NBR胶芯及其制备方法，该NBR胶芯以廉价的NBR橡胶作为制造胶芯的主要原料，降低了胶芯的生产成本，在制备方法中通过提高一次密炼的温度和原料优化提高了NBR橡胶的耐热性能及胶芯使用寿命，使其制得的NBR胶芯应用于汽车空调管生产时具有耐热性好，尺寸稳定性好，能够循环使用，容易脱芯的优点。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种用于生产汽车空调管的NBR胶芯的制作方法，包括以下步骤：
(1)备料：称取制备NBR胶芯的原料备用，所述原料包括NBR橡胶(丁腈橡胶)、N660炭黑、滑石粉、防老剂、硫化剂和硫化促进剂；
(2)一次密炼：将步骤(1)准备的除硫化剂和硫化促进剂外的原料全部加入到密炼机中进行一次密炼，所述一次密炼的密炼时间为4-8min，排胶温度为150℃-165℃，得一次密炼产物；
(3)二次密炼：将步骤(2)所得的一次密炼产物、硫化剂和硫化促进剂加入到密炼机中进行二次密炼，所述二次密炼的密炼时间为4-8min，排胶温度为90℃-110℃，得NBR混炼胶；
(4)挤出：将步骤(3)所得NBR混炼胶通过挤出机挤出并包覆在钢丝芯上，缠盘制成半成品胶芯；
(5)硫化：对步骤(4)所得半成品胶芯进行硫化，完成硫化即得用于生产汽车空调管的NBR胶芯。
经测试，采用上述方法制得的用于生产汽车空调管的NBR胶芯的橡胶的拉伸强度≥12MPa，伸长率≥200％，硬度85-95邵A；所述NBR胶芯的椭圆度≤0.10。
NBR橡胶(丁腈橡胶)由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合法制得的，具有较好的耐油性能和耐磨性能，且相较于尼龙和TPX其价格更为低廉，用于制作胶芯可降低其生产成本，但是，常规的NBR橡胶的耐热性能不能适应生产胶管用胶芯的高温使用环境的耐热要求，以常规的NBR橡胶制成的胶芯应用于汽车空调管生产经几次使用后就会出现损坏变形的情况，不能循环使用。本申请通过提高一次密炼的温度和原料优化提高了NBR橡胶的耐热性能及胶芯使用寿命，使其可以适应胶芯的高温使用环境，由上述方法制得的NBR胶芯应用于汽车空调管生产时具有耐热性好，尺寸稳定性好，能够循环使用，容易脱芯的优点。
具体的，步骤(1)制备NBR胶芯的原料组分及其重量份数包括：NBR橡胶100份、N660炭黑60-100份、滑石粉30-60份、防老剂1-5份、硫化剂0.5-3份，硫化促进剂1-5份。
具体的，所述防老剂为防老剂RD，所述硫化剂为不溶性硫磺，所述硫化促进剂为促进剂DM。
具体的，所述步骤(1)制备NBR胶芯的原料不含增塑剂。该NBR胶芯配方中不含增塑剂可进一步提高NBR橡胶的耐热性能，进一步提高其尺寸稳定性。
具体的，所述步骤(2)的一次密炼的密炼机转速为20-30rpm，步骤(3)的二次密炼的密炼机转速为20-30rpm。
具体的，所述步骤(4)所用的挤出机的机头温度为80℃-100℃，螺杆温度为75℃-95℃，喂料口温度为65℃-75℃。
具体的，步骤(5)中的硫化温度为150℃-165℃，所述硫化时间为60min-80min。
实施例1
一种用于生产汽车空调管的NBR胶芯的制作方法，包括以下步骤：
(1)备料：称取制备NBR胶芯的原料备用，所述原料及其重量份数为NBR橡胶100份，N660炭黑80份，滑石粉45份，防老剂RD 3份，不溶性硫磺1.8份，促进剂DM 3份；
(2)一次密炼：将步骤(1)准备的NBR橡胶、N660炭黑、滑石粉和防老剂RD加入到密炼机中进行一次密炼，密炼机转速为25rpm,密炼6min到160℃排胶得一次密炼产物；
(3)二次密炼：将步骤(2)所得的一次密炼产物、不溶性硫磺和促进剂DM加入到密炼机中进行二次密炼，密炼机转速为25rpm,密炼4min到100℃排胶得NBR混炼胶；
(4)挤出：将步骤(3)所得NBR混炼胶通过挤出机挤出并包覆在钢丝芯上，挤出机的机头温度为90℃，螺杆温度为85℃，喂料口温度为70℃，缠盘制成半成品胶芯；
(5)硫化：将步骤(4)所得半成品胶芯放入硫化罐中在160℃下硫化70min得用于生产汽车空调管的NBR胶芯。
经测试，由实施例1的制备方法制得的NBR胶芯的橡胶的拉伸强度为14MPa，伸长率为238％，硬度88邵A，所述NBR胶芯椭圆度0.07。
实施例2
一种用于生产汽车空调管的NBR胶芯的制作方法，包括以下步骤：
(1)备料：称取制备NBR胶芯的原料备用，所述原料及其重量份数为NBR橡胶100份，N660炭黑60份，滑石粉60份，防老剂RD 1份，不溶性硫磺3份，促进剂DM 1份；
(2)一次密炼：将步骤(1)准备的NBR橡胶、N660炭黑、滑石粉和防老剂RD加入到密炼机中进行一次密炼，密炼机转速为20rpm,密炼8min到165℃排胶得一次密炼产物；
(3)二次密炼：将步骤(2)所得的一次密炼产物、不溶性硫磺和促进剂DM加入到密炼机中进行二次密炼，密炼机转速为20rpm,密炼4min到90℃排胶得NBR混炼胶；
(4)挤出：将步骤(3)所得NBR混炼胶通过挤出机挤出并包覆在钢丝芯上，挤出机的机头温度为100℃，螺杆温度为95℃，喂料口温度为75℃，缠盘制成半成品胶芯；
(5)硫化：将步骤(4)所得半成品胶芯放入硫化罐中在150℃下硫化80min得用于生产汽车空调管的NBR胶芯。
经测试，由实施例1的制备方法制得的NBR胶芯的橡胶的拉伸强度为15MPa，伸长率为212％，硬度95邵A，所述NBR胶芯椭圆度0.08。
实施例3
一种用于生产汽车空调管的NBR胶芯的制作方法，包括以下步骤：
(1)备料：称取制备NBR胶芯的原料备用，所述原料及其重量份数为NBR橡胶100份，N660炭黑100份，滑石粉30份，防老剂RD 5份，不溶性硫磺0.5份，促进剂DM 5份；
(2)一次密炼：将步骤(1)准备的NBR橡胶、N660炭黑、滑石粉和防老剂RD加入到密炼机中进行一次密炼，密炼机转速为30rpm,密炼4min到150℃排胶得一次密炼产物；
(3)二次密炼：将步骤(2)所得的一次密炼产物、不溶性硫磺和促进剂DM加入到密炼机中进行二次密炼，密炼机转速为30rpm,密炼8min到110℃排胶得NBR混炼胶；
(4)挤出：将步骤(3)所得NBR混炼胶通过挤出机挤出并包覆在钢丝芯上，挤出机的机头温度为80℃，螺杆温度为75℃，喂料口温度为65℃，缠盘制成半成品胶芯；
(5)硫化：将步骤(4)所得半成品胶芯放入硫化罐中在165℃下硫化60min得用于生产汽车空调管的NBR胶芯。
经测试，由实施例1的制备方法制得的NBR胶芯的橡胶的拉伸强度为14MPa，伸长率为242％，硬度85邵A，所述NBR胶芯椭圆度0.07。
实施例4
一种用于生产汽车空调管的NBR胶芯的制作方法，包括以下步骤：
(1)备料：称取制备NBR胶芯的原料备用，所述原料及其重量份数为NBR橡胶100份，N660炭黑90份，滑石粉40份，防老剂RD 2份，不溶性硫磺1.5份，促进剂DM 3份；
(2)一次密炼：将步骤(1)准备的NBR橡胶、N660炭黑、滑石粉和防老剂RD加入到密炼机中进行一次密炼，密炼机转速为25rpm,密炼6min到160℃排胶得一次密炼产物；
(3)二次密炼：将步骤(2)所得的一次密炼产物、不溶性硫磺和促进剂DM加入到密炼机中进行二次密炼，密炼机转速为25rpm,密炼6min到100℃排胶得NBR混炼胶；
(4)挤出：将步骤(3)所得NBR混炼胶通过挤出机挤出并包覆在钢丝芯上，挤出机的机头温度为90℃，螺杆温度为85℃，喂料口温度为75℃，缠盘制成半成品胶芯；
(5)硫化：将步骤(4)所得半成品胶芯放入硫化罐中在160℃下硫化80min得用于生产汽车空调管的NBR胶芯。
经测试，由实施例1的制备方法制得的NBR胶芯的橡胶的拉伸强度为15MPa，伸长率为221％，硬度90邵A，所述NBR胶芯椭圆度0.07。
对比例
一种胶芯的制作方法，包括以下步骤：
(1)备料：称取制备NBR胶芯的原料备用，所述原料及其重量份数为NBR橡胶100份，N660炭黑80份，滑石粉45份，防老剂RD 3份，不溶性硫磺1.8份，促进剂DM 3份；
(2)一次密炼：将步骤(1)准备的NBR橡胶、N660炭黑、滑石粉和防老剂RD加入到密炼机中进行一次密炼，密炼机转速为25rpm,密炼6min到130℃排胶得一次密炼产物；
(3)二次密炼：将步骤(2)所得的一次密炼产物、不溶性硫磺和促进剂DM加入到密炼机中进行二次密炼，密炼机转速为25rpm,密炼4min到100℃排胶得NBR混炼胶；
(4)挤出：将步骤(3)所得NBR混炼胶通过挤出机挤出并包覆在钢丝芯上，挤出机的机头温度为90℃，螺杆温度为85℃，喂料口温度为70℃，缠盘制成半成品胶芯；
(5)硫化：将步骤(4)所得半成品胶芯放入硫化罐中在160℃下硫化70min得胶芯。
经测试，由对比例的制备方法制得的胶芯的橡胶的拉伸强度为14MPa，伸长率为233％，硬度88邵A，所述胶芯椭圆度0.09。
耐热性能及使用寿命测试实验：
为了验证本申请的用于生产汽车空调管的NBR胶芯的耐热性能，将实施例1至4的NBR胶芯和对比例的胶芯应用于生产汽车空调管制造，测试其可正常使用的次数，测试结果如下表所示：
在上述实验中，汽车空调管可容易的从实施例和对比例的胶芯上脱离，且通过上述实验结果可以看出，本申请升高密炼温度和原料优化制得的NBR胶芯具有更好的耐热性能,能够在应用于生产汽车空调管(空调管生产硫化温度约160℃)的高温使用环境中，长时间保持尺寸稳定性，使胶芯在高温工作环境中具有更长的使用寿命，能够循环使用多次。
以上所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。本行业的技术人员需要了解，本发明不受上述实施例的限制，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。